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圣杰电子式刀库调试案例

圣杰电子式刀库调试案例

1. 概要

对于一台零件加工用立式加工中心而言,如果每加工一个零件能减少几秒的时间,那么该机床每天加工零件数量有可能多出几个,甚至更多。所以,在确保机床加工性能的前提下,任何有效地提高机床加工效率的途径都将被MTB所看重,成为其产品的一个重要卖点。

在华南区调试案例中,为了提高机床的换刀速度,已有过几个MTB采用含伺服电机驱动的电子式机械手圆盘刀库。电子式机械手刀库与传统的机械手刀库的异同点有:

(1).从整个刀库的外观及换刀动作,两者并没有任何区别;

(2).刀盘部分的控制信号及工作原理,两者完全相同;

(3).机械手部分,电子式刀库机械手的驱动由伺服电机取代普通电机,手臂动作由特定的轴卡控制;

(4).工作效率,传统刀库机械手动作换刀时间为4~5S,而电子式机械手换刀时间为1.4~1.8 S。

鉴于电子式机械手刀库换刀速度比传统机械手刀库的速度提高了1倍,此类刀库的使用量将有上升的趋势。随着此类刀库的普及,需要我方技术支持的需求也将会增多,为此本文特将对应的调试案例进行整理,以便后续工作开展。

本文以台湾圣杰DK140系统式圆盘刀库为例,介绍其机械手臂动作实现的梯图处理过程,同时,对该机械手动作的实现与我司现有标准梯图中机械手刀库部分、大小刀梯图如何融合使用进行说明。

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图1.1 圣杰电子式刀库

2. 电子式机械手

2.1外围接线

在刀盘接线及控制部分,电子式刀库与传统的机械手刀库一样。所不同的是,电子式刀库的机械手动作由特定的轴卡控制。图2.1所示为台湾圣杰提供的用于控制机械手动作的轴卡接线图。对于FANUC系统而言,只需要将“PLC输入输出端”与系统的I/O端相连,对输入输出信号进行控制即可。

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图2.1 机械手控制轴卡接线图

机械手控制轴卡与FANUC系统I/O端输入输出接口具体接线如图2.2所示

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图2.2 轴卡“PLC输入输出端”接口图

2.2输入输出信号

机械手控制轴卡与系统I/O输入输出信号含义见表2.1和表2.2

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表2.1 控制轴卡输入信号点

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表2.2 控制轴卡输出信号点

2.3机械手控制时序

圣杰机械手动作的控制时序有自动运行模式、回零点模式以及寸动模式。其中自动运行模式分为一般自动换刀模式和大径刀模式,两种模式的区别在于机械手扣刀后其动作的速度不同:一般模式用于小刀之间的对换,速度较快;大刀模式在换刀时涉及到大刀更换时使用,为避免速度过快,出现甩刀的情况,其换刀速度较慢。

2.3.1一般自动换刀时序图

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图2.3 一般自动换刀模式时序

2.3.2大径刀模式时序图

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图2.4 大径刀模式时序图

注:以上时序图中的时间点需满足以下条件

  1. T1必须在100ms以上
  2. T2必须在100ms以上
  3. T3为大径刀定位完成后,刀库处理时间

3.PMC程序实现

3.1 电子式机械手动作PMC程序实现

根据以上所述输入输出信号点及对应的时序图,对机械手动作实现进行整理,具体PMC的实现如下所示。

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注:1.圣杰刀库的打刀缸打刀动作及打刀到位检测信号,可通过轴卡与打刀缸直接相连。当轴卡内部自行检测到机械手动作扣刀到位后,自动触发打刀缸动作,打刀结束后,机械手亦自动继续执行夹刀、换刀等动作,具体打刀动作的实现不需要通过系统处理。

2.机械手动作的原点模式和正、逆寸动模式一般在刀库异常和调试阶段使用,故刀库正常换刀时通过K0.0将其屏蔽。

3.2机械手动作PMC实现与标准梯图机械手刀库相结合

由于电子式刀库的刀盘控制部分与我司的标准机械手刀库MG1相同,若客户采用此类电子式刀库而又不需要大小刀功能时,可采用我司现有的标准梯图中的MG1部分结合3.1所编辑的机械手动作,即可满足要求。下面就标准梯图中MG1部分结合3.1所编辑的机械手动作结合的步骤进行说明:

  1. 因MG1机械手刀库程序无大小刀模式,将“TOOL-MODE”线圈处于闭合状态,默认一般换刀模式;
  2. 把机械手动作结束脉冲“R5.0”信号接到G4.3,使机械手动作完成后结束M代码;
  3. 根据具体要求,在机械手启动前,串入需要满足的条件的信号点,

图3.1所示为机械手启动的基本要求,MTB可视具体情况自行增加保护措施。

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图3.1 机械手启动前条件处理

更改标准梯图MG1的宏程序,如图3.2所示,将机械手动作、主轴松刀及卡紧部分更换为“M68”(伺服机械手调用M代码)即可。

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图3.2 宏程序修改示意图

3.3机械手动作PMC实现与大小刀功能PMC相结合

现MTB处使用的含大小刀功能的PMC程序的思路主要为胡主任所编写的《FANUC刀库换刀—详解》的思路,下面就3.1所编辑的机械手动作与《FANUC刀库换刀—详解》所述刀库动作相结合进行说明:

(1) 抓刀机械手位置输出替换

将原来大小刀梯图中的机械手位置输出状态按以下所述梯图进行替换

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(2) 换刀种类判

根据原大小刀梯图,对各种换刀状态按以下情况输出:

  1. 非“主轴大刀换刀库小刀”类型时的换刀状态,输出G54.0
  2. “主轴大刀换刀库小刀”,主轴大刀还刀回库,进行第一次换刀过程,输出G54.1
  3. “主轴大刀换刀库小刀”,主轴还刀回库完成,进行第二次换刀过程,输出G54.2

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(3) 一般换刀模式与大径刀换刀模式切换

  1. 当T代码所要换的刀具为大径刀时,启动大刀模式
  2. 当主轴为大径刀时,排除掉“主轴大刀换T码小径刀”类型是的第二次换刀过程,启动大刀模式

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(4) 机械手动作结束,用其结束信号“R5.0”导通数据交换和G4.3结束M代码

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(5) 原大小刀刀库梯图,当处于“大径刀换小径刀时”两次换刀动作是通过PMC处理的。在此,将两次换刀触发更改为由宏程序实现。宏程序实现见表3.3所示

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4.总结

现台湾圣杰刀库供应商宣传该机械手整个换刀动作时间为1.4~1.8S,根据现场调试案例,最快的换刀速度确实能够达到,而普遍换刀速度在2S左右,这与传统机械手动作时间相比较要节省一半的时间

文档中3.2和3.3部分只是根据暂时的需要,根据个人想法自行修改的,仅提供参考,若有其它更好的意见,望不吝赐教。

看懂以上程序需要对PMC、刀库控制以及FANUC 标准的梯形图有熟悉认知。


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